Інженери Массачусетського технологічного інституту (MIT) створили бактеріальні клітини, здатні працювати як транзистори. Об’єднавши їх у колонії, дослідники побудували живі схеми, які можуть виконувати логічні операції та обробляти кілька сигналів.
Живі схеми
На відміну від звичайної електроніки, де транзистори керують рухом електричного струму, у системі MIT інформація передається за допомогою сигнальних молекул. Вчені модифікували бактерію Pantoea agglomerans, яка природно мешкає на поверхнях.
Дослідники створили два типи бактеріальних “транзисторів” і три штами, які працюють як біологічні реле. Разом вони утворюють набір із п’яти компонентів, які можна комбінувати для створення різних схем.
Бактеріальні транзистори реагують на молекули OC-6 та OC-12. Залежно від отриманих сигналів клітини виробляють іншу сигнальну молекулу — OHC-14. Три додаткові штами перетворюють цей сигнал на новий, який може передаватися наступному компоненту.
Фізично схеми вчені створювали на пластинах з агаром — поживним середовищем для бактерій. Колонії розміщували приблизно за 5 мм одна від одної. Така відстань обмежує поширення хімічних сигналів, завдяки чому вони передаються до найближчого елемента.
Бактерії вміють рахувати
В експериментах окремі бактеріальні транзистори виконували різні логічні операції. Дослідники також об’єднали їх у складніші конструкції, які могли обробляти кілька сигналів, додавати два входи та працювати як демультиплексор — пристрій, що спрямовує один вхідний сигнал до одного з кількох виходів.
Найбільша схема складалася з 24 бактеріальних колоній і могла додавати два вхідні сигнали.
За словами дослідників, принцип дозволяє створювати складніші системи шляхом об’єднання простих компонентів. При цьому вся схема не повинна міститися в одній клітині — окремі клітини виконують конкретні функції, а їх можна з’єднувати між собою.
Втім, до швидкості електроніки бактеріям далеко. На виконання одного обчислення такій системі потрібно приблизно вісім годин. Для повсякденних комп’ютерних завдань це практично непридатно, але MIT і не ставить за мету замінити смартфони чи ПК.
